工業4.0下關于智能控制課程的探索

葉超　姚文斌　吳雪婷

【摘 要】隨著科技的快速發展，工業機器人所應用的領域越來越廣泛，作為高新技術的一種，工業機器人對未來的自動化生產起著非常重要的作用。在國內，已經有更多的企業使用工業機器人來代替人工來完成裝配以及篩選等工作了，只是相對應的工業機器人的使用人才和維護人才還屬于稀缺狀態。作為高職院校，并且擁有智能控制專業，緊跟“工業4.0”的步伐為社會培養急需人才。本文通過闡述工業機器人的現狀，討論了工業機器人的發展趨勢，根據發展趨勢探討了智能控制專業課程中工業機器人方向開設的必要性，對于課程的建設作出了一定的分析。

【關鍵詞】智能控制；工業機器人；“工業4.0”；課程建設

中圖分類號： TG76 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0241-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.113

The Exploration of Intelligent Control Course in Industry 4.0

YE Chao1 YAO Wen-bin1 WU Xue-ting2

（1.Zhejiang Technology Institute of Economics，Hangzhou Zhejiang 310000， China； 3.Hangzhou West Lake Scenic Area National Taxation Bureau，Hangzhou Zhejiang 310000， China）

【Abstract】With the rapid development of science and technology， the field of application of industrial robots is becoming more and more extensive. As a kind of high-tech， industrial robots play an important role in the future of automated production. In China， more companies have used industrial robots instead of labor to complete assembly and screening， but the corresponding use of industrial robots and maintenance personnel are still scarce. As a vocational college， and possessing a smart control specialty， it closely follows the pace of “Industry 4.0” to cultivate talents for the society. This paper discusses the development trend of industrial robots by explaining the status quo of industrial robots， and discusses the necessity of setting direction of industrial robots in the intelligent control specialty course according to the development trend， and makes a certain analysis for the construction of the courses.

【Key words】Intelligent control； Industrial robot； Industry 4.0 Course construction

1 工業機器人的現狀與趨勢

工業機器人早在20世紀60年代已經出現，但是我國工業機器人化進程很慢，直到本世紀初才開始慢慢普及，與美國、日本等一些工業化發達的國家相比還有很大一段距離。工業機器人憑借其高度的自由化、精密化，能完成檢測、規劃、管理、操作等一系列動作，并且能實現增加產量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環境污染，是工業自動化水平的最高體現。就目前國際形勢而言，德國于近年提出的“工業4.0”戰略影響了全球的工業化進程，發達國家都將“機器人產業”作為發展重點，試圖通過數字化、網絡化、智能化奪回制造工業的優勢。就國內形勢而言，技術型藍領稀缺，新畢業生不愿進工廠，同時環境約束日益趨緊，人口紅利逐漸降低，產業轉型迫在眉睫。

從全球范圍看來，目前汽車行業的工業機器人密度最高。但是近幾年，電子電器行業的工業機器人密度也在逐年增加，且增長速度越來越快。另外一方面，科技的進步導致了工業機器人的生產成本正在逐漸降低，而人力成本逐漸升高，導致越來越多的企業都逐步采用了工業機器人。現如今，像國內的天貓超市、京東、蘇寧，以及國外的亞馬遜和UPS都在其倉庫的分揀系統上采用無人化操作，只需要末端安排工人進行裝箱即可完成全部的分揀工作。工業機器人代替人工操作，可以使得生產效率提高，錯誤率逐步降低，長期的費用也逐步降低，因此，將會由跟多的企業會逐步采用工業機器人代替人力。

我國開設工業機器人課程的高職高專院校從2013年的2所增長到2017年的400所，其發展速度非常迅猛。但是目前，我國的機器人教育與西方發達國家相比還處于落后狀態，且距離非常大，整體的教育水平也相對落后。面對工業機器人技能型人才的極大需求量，很多高職院校已經明白這個問題的嚴重性，但是在工業機器人專業建設以及課程建設還處于摸索階段，并沒有一個標準的教育體系。同樣，對于我校而言，建設工業機器人課程還是一個任重而道遠的問題。

2 我校智能控制專業的現狀

在工業4.0大環境下，我校的智能控制專業慢慢發現一個問題，那就是畢業生畢業對口率不高，大部分學生畢業后不愿意進車間做低層的藍領工人，認為這項工作臟并且工資低，寧愿選擇我愛我家等一些不動產買賣的工作。經過對我校智能控制專業的學生的談話中發現，這些學生在高中時候已經學過大部分大學課程，因此他們的學習積極性很低；其次他們也談到PLC和單片機等一部分課程的編程部分比較難，不容易吸收該部分的知識，他們更多的意愿是想學習操作以及機械維護等一些腦力勞動相對少一點的工作。在工業4.0的環境下，機械行業逐步向智能方面慢慢轉變，從事簡單裝配的勞動型藍領人數也會逐步減少，減少的藍領將會由工業機器人代替。

工業機器人課程是一門涉及學科很多，并且操作性很強的課程，它的前沿學科包括了PLC、單片機、機械設計、設備維護等課程，比較我校智能控制專業課程，這些前沿學科我校全部擁有，因此開設工業機器人課程對我校智能控制專業具有非常大的優勢。同時我校物流技術學院已經具有一定的工業機器人設備，但是由于長期的放置，導致部分結構發生損壞，需要進行維修即可以使用。但是這只能夠勉強使用，如果需要把學生的能力提高的話，還需要購買更多更完整的設備，因為設備不足的情況下，培養出來的學生不會掌握操控工業機器人的技術，也不會掌握如何去正確的進行維護以及維修。

但是只是學校學習的話有一定的弊端，那就是理論性強，實際操作性不一定能跟上，本文的觀點是在強調理論基礎學習的情況下，輔以校企結合。這里的企業指的是工業機器人生產企業或者集成企業，這類企業對于工業機器人的生產、售前和售后都十分了解，這回在學校和用人單位之間起到橋梁的作用。學校可以和企業討論在校期間課程的開設，而企業可以根據學校的要求安排學生進行實習。

3 我校工業機器人課程的探索

高校培養的工業機器人人才是面向研發型的，而高職院校培養的是具有一定理論的技能型人才，是能進行基本操作與保養維護的技術工人。然而通過一門工業機器人課程的學習并不能讓學生掌握使用和維護工業機器人的全部技能，因此需要根據培養需求進行設計。

3.1 基礎課程

基礎課程主要在于機械原理、機械制圖、液壓與氣動等等。通過這幾門課的學習，可以培養學生在機械方面的基礎技能以及基礎知識；同時學習識圖能力，掌握公差與配合的知識 ；最后需要學習液壓與氣動，掌握機械手的氣動結構與原理。通過這幾門基礎課的學習，最終使學生掌握工業機器人的機械部分的結構以及工作原理。

3.2 提升課程

提升課程在基礎知識上進行提高的部分專業課，比如有PLC、傳感器、電工電子學、C語言等等。通過這幾門課的學習，可以培養學生掌握PLC編程與硬件搭配知識；其次培養學生掌握傳感器的基本知識和應用；接著培養學生掌握電路原理，可以分析電路圖；最后就是C語言編程，C語言編程可以作為學習工業機器人編程的基礎。通過這幾門課的學習，最終使學生掌握工業機器人的運行的電路以及基礎的C語言編程。

3.3 工業機器人專業課程

在掌握基礎課程和提升后開始學習工業機器人最簡單的操作，從工業機器人的基礎知識開始學習。從工業機器人的結構以及原理，再到工業機器人如何運作，然后學習工業機器人的維護以及維修，最后學習工業機器人的編程。高職院校在工業機器人課程上重點強調維護與保養這兩項技能，同時輔以安裝技術和編程技術，針對高職院校面向的職業需求。

在校期間安排學生理論與實踐相結合，對于工業機器人專業課程不僅僅需要理論教學，應該要把更多的課時放在實踐操作上，并且學校可以與企業合作建立足夠的訓練機構，由企業安排工程師進行指導技能訓練。

3.4 工業機器人教師素質的要求

學校教學質量的好壞，與師資力量有很大的關系，師資力量是培養人才的重要組成部分。教師的能力越高，相對應的教學能力就越高，所以提高我校教師的工業機器人方面的教學水平是迫在眉睫的事情。我校現在嚴重缺乏工業機器人教師，繼續引進工業機器人的高層次人才與實踐性人才，同時安排我校智能控制專業教師多去參加工業機器人的培訓和學習，增強自身的能力，同時也提高教學能力。

4 總結

在不久的將來，將會有越來越多的企業用工業機器人來代替昂貴的人力，屆時會工業機器人相關的企業將會急需擁有工業機器人相關技術的安裝人員、保養人員和維修人員。未雨綢繆，我校就智能控制專業在工業機器人方向的課程進行深入的探討，并制定了相關性的課程改變。

工業機器人專業是一門有深度且有廣度的學科，并且已經有很多衍生性的學科和各類行業，因而對于高職院校有很大的發展空間，對于我校智能控制專業方向也可以結合工業機器人課程，結合企業進行校企合作，縮短學校理論知識學習的時間，更多的時間安排學生進入企業實習。我們培養學生的就職能力為主，讓學生更快的適應技能職業崗位的技術水平，能在接下來的職業生涯中解決各類挑戰和困難，更好的去適應社會。

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